紫甘藍天然染料的提取及對羊絨纖維的染色性能研究

李志剛，張東海

（1.浙江工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，浙江紹興 312000；2.浙江新建紡織有限公司，浙江紹興 312000）

隨著人們生活水平的提高和環(huán)保意識的增強，消費者對紡織品的要求也向天然與環(huán)保方向發(fā)展［1］，對生態(tài)紡織品的研發(fā)逐漸成為熱點。天然染料有諸多優(yōu)點：來源廣泛、無毒、溫和、易降解［2-4］、色澤柔和、環(huán)境兼容性良好、藥物保健性良好等，受到越來越多的青睞［5-6］。穿著天然色素染色的服飾更能滿足人們追求時尚、個性化和多樣化的需求［7］。

從蔬菜和水果中提取天然食用色素在食品加工業(yè)中已有廣泛應(yīng)用［8］。紫甘藍又稱紅甘藍、紫洋白菜或紫茴子白，俗稱紫包菜，十字花科、蕓薹屬甘藍種中的一個變種，結(jié)球甘藍中的一個類型。由于外葉和葉球呈紫紅色，故稱為紫甘藍，也叫紫圓白菜。目前該色素在紡織品染色方面的應(yīng)用還極少。

山羊絨具有許多優(yōu)良特性，例如纖維細度細且卷曲度高，纖維之間的抱合力較好，制作的紡織品保暖性優(yōu)良［9］。本實驗從紫甘藍中有效提取天然色素應(yīng)用于羊絨纖維染色，探討紫甘藍天然色素的提取工藝和對羊絨的染色工藝，旨在拓展植物天然色素對蛋白質(zhì)纖維染色的研究領(lǐng)域。

1 實驗

1.1 材料和儀器

材料：清河山羊絨（白絨，纖維細度15.3 μm，纖維長度34.4 mm）。

試劑：紫甘藍（市購食品），硫酸鋁（分析純）。

1.2 實驗方法

1.2.1 紫甘藍色素提取

取一定量紫甘藍，撕碎后稱取50 g，按照料液比1∶20 加入1 L 蒸餾水，加熱浸泡，設(shè)定加熱提取溫度為25～95 ℃，提取時間為30～90 min，所得浸泡液經(jīng)濾紙過濾得提取液，待用。

1.2.2 羊絨纖維染色

采用媒染法染色，首先取紫甘藍提取液，根據(jù)實驗設(shè)計要求，用水稀釋配制紫甘藍染液（浴比1∶50），然后分別加入滲透劑Albegal FFA-01 和勻染劑Albegal B，再加入硫酸鋁媒染劑，將潤濕的羊絨纖維投入染杯中進行染色。

1.3 測試［10］

上染率：采用分光光度計測定吸光度并確定紫甘藍最大吸收波長，再分別測定羊絨纖維染液以及染后殘液的吸光度。上染率=(1-Ai/A0)×100%，其中：A0為染液的吸光度，Ai為染后殘液的吸光度。

染色牢度：參照GB/T 3921—2008《紡織品色牢度試驗?zāi)驮硐瓷味取?，采用耐洗色牢度試驗儀測定耐皂洗色牢度；參照GB/T 3920—2008《紡織品色牢度試驗?zāi)湍Σ辽味取?，采用摩擦牢度儀測定耐干摩擦色牢度。

斷裂強力與伸長率：參照GB/T 4711—1984《羊毛單纖維斷裂強力和伸長試驗方法》，采用單纖維強力儀進行測定。

超聲心動圖檢查糾正初步診斷：臨床誤診主動脈夾層動脈瘤為急性心肌梗死2例，均經(jīng)動脈造影證實；肥厚型心肌病、急性肺動脈栓塞誤診為急性心肌梗死各1例，1例急性心肌梗死被誤診為急性肺動脈栓塞。

2 結(jié)果與討論

2.1 色素提取條件對羊絨纖維染色性能的影響

固定染色工藝條件：紫甘藍提取液用量60%，溫度95 ℃，時間60 min，同浴法媒染劑硫酸鋁用量2 g/L。

2.1.1 提取時間

由圖1 可知，隨著提取時間延長，上染率呈增大趨勢，其中提取時間為30～60 min 時，上染率上升較快，紫甘藍色素隨時間延長快速溶解到水溶液中，提取液色素濃度提高較快。超過60 min 以后，上染率變化不明顯，基本趨于平穩(wěn)，說明提取時間達到60 min后，紫甘藍色素基本不再溶解到提取液中。考慮到生產(chǎn)成本，紫甘藍色素提取時間60 min較為合理。

圖1 提取時間對染色性能的影響

2.1.2 提取溫度

提取溫度對染色性能的影響見圖2。

圖2 提取溫度對染色性能的影響

由圖2 可知，隨著提取溫度升高，上染率呈增大趨勢，其中提取溫度為25～65 ℃時，上染率上升較快，紫甘藍色素隨提取溫度升高快速溶解到水溶液中，提取液色素濃度提高較快。65 ℃以后，上染率變化不明顯，基本趨于平穩(wěn)，說明提取溫度達到65 ℃后，紫甘藍色素基本不再溶解到提取液中?？紤]到生產(chǎn)成本，紫甘藍色素提取溫度65 ℃較為合理。

2.2 染色條件對羊絨纖維染色性能的影響

2.2.1 紫甘藍提取液用量

由圖3 可知，隨著紫甘藍提取液用量的增加，上染率呈增大趨勢，其中紫甘藍提取液用量為10%～60%時，上染率上升較快，之后上染率上升趨緩，當(dāng)提取液用量達到80%以后，上染率變化不再明顯，基本趨于平穩(wěn)?？紤]到生產(chǎn)成本，紫甘藍提取液用量80%較為合理。

圖3 紫甘藍提取液用量對染色性能的影響

2.2.2 染色溫度

由表1 可知，當(dāng)染色溫度升高時，上染率呈快速上升態(tài)勢；當(dāng)染色溫度達到75 ℃后，上染率增加趨于平穩(wěn)，但斷裂強力與斷裂伸長率明顯下降，說明羊絨纖維潛在損傷增加。斷裂強力與斷裂伸長率保持在2.4 cN 和13%以上時適合羊絨粗紡加工。因此，染色溫度控制在75 ℃較為合理。

表1 染色溫度對染色性能的影響

2.2.3 染色時間

由表 2 可知，染色時間為 40～60 min 時，上染率上升較快，而機械性能呈下降態(tài)勢，說明染色時間對羊絨纖維染色性能有較大影響；當(dāng)染色時間延長到60 min 以后，上染率上升趨于平穩(wěn)，機械性能則快速下降，說明隨著染色時間延長，羊絨纖維受到長時間潛在損傷，直接影響到斷裂強力與斷裂伸長率，對后續(xù)紡紗制成率產(chǎn)生較大影響。因此染色時間選擇60 min較為合理。

表2 染色時間對染色性能的影響

2.2.4 媒染劑用量

由圖4 可知，當(dāng)硫酸鋁用量增加時，上染率快速增大，硫酸鋁用量達到3 g/L 后，增大趨勢趨于平穩(wěn)，上染率可達66%左右；綜合考慮生產(chǎn)成本，建議媒染劑用量設(shè)定為3 g/L。

圖4 媒染劑用量對染色性能的影響

2.2.5 媒染方法

媒染方法對染色性能的影響見表3。

表3 媒染方法對染色性能的影響

從表3 可知，預(yù)媒染的上染率最高；后媒染的色牢度最理想，但機械性能下降明顯；同浴媒染的上染率與色牢度介于二者之間，機械性能比預(yù)媒染和后媒染好，預(yù)媒染與后媒染需要經(jīng)二次高溫處理，可能對纖維帶來額外損傷?？紤]羊絨纖維后續(xù)粗紡工藝質(zhì)量要求與制成率，采用同浴媒染更為合理。

3 結(jié)論

（1）紫甘藍色素提取最佳工藝條件：提取時間60 min，提取溫度65 ℃。

（2）最佳染色工藝條件：媒染劑用量3 g/L，紫甘藍提取液用量80%，溫度75 ℃，時間60 min，采用同浴媒染法染色，上染率可達65%左右，色牢度均能達到4 級，羊絨染色后纖維的斷裂強力達到2.5 cN，斷裂伸長率達到16%以上，符合羊絨粗紡生產(chǎn)的質(zhì)量要求。